ÉVOLUTION DU GÉNOME
nature
COMMUNICATION
Les séquences du génome révèlent des voies de dispersion mondiales et suggèrent des adaptations génétiques convergentes dans l'évolution des hippocampes
PacBio |Illumine |Salut-C |WGS |Diversité génétique |Histoire démographique |Flux génétique
Les services de séquençage Pacbio, d’assemblage et d’annotation du génome de novo ont été fournis par Biomarker Technologies.
Points forts
1.Un génome d'hippocampe (Hippocampus erectus) de haute qualité au niveau chromosomique avec un contig N50 de 15,5 Mb a été obtenu.
2. Au total, 358 génomes de 21 espèces d'hippocampes dans le monde ont été reséquencés.
3. Les hippocampes ont évolué à la fin de l'Oligocène et les routes de colonisation circum-globales ultérieures sont identifiées et liées à la dynamique changeante des courants océaniques et aux ouvertures paléotemporelles de la voie maritime.
4. La base génétique du phénotype adaptatif récurrent des « épines osseuses » est liée à des substitutions indépendantes dans un gène clé du développement.
5.Le rafting via les courants océaniques compense la faible dispersion et une adaptation rapide facilite la colonisation de nouveaux habitats
Réalisations
Fig. 1 Diversité génétique et relations phylogénétiques de 358 spécimens d'hippocampes
unEmplacements géographiques d'échantillonnage pour les hippocampes échantillonnés avec des modèles de diversité nucléotidique (π) des 21 espèces d'hippocampes sur 22 chromosomes.b Arbre voisin construit avec des SNP à l'échelle du génome de 358 hippocampes.Les symboles d'épingle d'emplacement en (a) et l'arrière-plan de la branche en (b) correspondent les uns aux autres.
Fig. 2 Colonisation et histoire démographique des hippocampes
unArbre phylogénétique et estimations du temps de divergence pour 21 espèces d'hippocampes.L'épaisseur des embranchements correspond aux estimations de la taille de la population (Ne) et les couleurs indiquent différentes lignées.Les symboles I à III indiquent les points d'étalonnage.b–d Itinéraires de colonisation prévus (flèches colorées) des hippocampes en fonction du temps de divergence, de la répartition, des événements de vicariance et des courants océaniques (flèches blanches).b L'archipel indo-australien était le centre d'origine (marquage rouge) du genre Hippocampus avant que les hippocampes ne se diversifient et ne se dispersent dans le monde entre 18 et 23 Ma.c Les hippocampes ont initialement colonisé l'océan Atlantique par l'ouverture de la voie maritime téthysienne, qui, après sa fermeture (événement terminal entre 7 et 13 Ma), a séparé cette lignée téthysienne de sa lignée sœur de l'océan Indien.Ces derniers se sont ensuite rapidement diversifiés (marquage jaune) dans la mer d'Oman, constituant un deuxième pôle de diversification des hippocampes.d Un deuxième événement de colonisation d'hippocampes de l'océan Atlantique s'est produit à partir de l'océan Indien il y a environ 5 Ma en passant par la pointe sud-africaine, pour finalement arriver dans l'océan Pacifique Est par la voie maritime encore ouverte de Panama il y a environ 3,6 Ma.
Fig. 3 Flux génétique et fluctuations de la taille effective de la population
unFlux génétique détecté entre les espèces habitant l'océan Atlantique Sud.Le flux génétique est représenté à proximité des lignes blanches sous forme de taux de migration déduit par G-PhoCS.L’épaisseur et la direction des flèches correspondent respectivement aux taux et à la direction du flux génétique.b Fluctuations de la taille effective de la population par PSMC.L'axe des x représente le temps en années avant le présent tandis que l'axe des y représente la taille effective de la population.Les cartes sont organisées principalement en fonction de la répartition géographique de chacune des espèces avec des aires de répartition différentes.c Changement du niveau de la mer au cours du dernier million d'années en mètres33.La ligne jaune indique le dernier pic interglaciaire global tandis que la teinte cyan indique la dernière période maximale glaciaire.
Fig. 4 L'évolution des épines.
unÀ gauche, arbre des espèces montrant l'évolution indépendante des épines des hippocampes.La longueur de branche indique le nombre de substitutions par site.Quatre espèces d'hippocampes épineux sont surlignées en bleu.Des branches plus épaisses correspondent à des taux plus élevés de substitutions non synonymes à synonymes (dN/dS) pour le gène bmp3.Le test canonique et généralisé de McDonald et Kreitman (MKT) pour le gène bmp3 a été réalisé pour trois espèces sœurs par paires présentant des caractéristiques épineuses et non épineuses divergentes mises en évidence par des couleurs de fond, dont les niveaux de signification étaient indiqués par la valeur p avec une police bleue et rouge, respectivement.À droite, la comparaison des substitutions d'acides aminés dans la protéine bmp3, les substitutions polymorphes et fixes chez les hippocampes épineux sont indiquées respectivement par des cercles rouges et bleus.b Distribution des valeurs dN/dS en bmp3 chez les hippocampes épineux par rapport aux espèces non épineuses.c Evolution indépendante dans l'arbre phylogénétique reconstruit pour la protéine codée par bmp3.d Hybridation in situ complète de bmp3 chez Hippocampus erectus.
Référence
LiC et al.Les séquences du génome révèlent des voies de dispersion mondiales et suggèrent des adaptations génétiques convergentes dans l'évolution des hippocampes.Nat Commun.17 février 2021;12(1):1094.
Actualités et faits saillants vise à partager les derniers cas réussis avec Biomarker Technologies, en capturant de nouvelles réalisations scientifiques ainsi que des techniques importantes appliquées au cours de l'étude.
Heure de publication : 06 janvier 2022